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地热

地热(英文名称:geotherm) 是指地球熔岩向外的自然热流。地热是来自地球内部的一种热能资源。地球内部是一个巨大的热库,比如火山喷出的熔岩温度高达1200℃~1300℃,天然温泉的温度大多在60℃以上,有的甚至高达100℃~140℃,这些来自地球内部的热量都可以转化为能源。当这种热量渗出地表时,便成了地热资源。

目录

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1 简介
2 形成
3 地热种类
4 世界著名的地热田
5 地热资源分布
  1. 5.1 环太平洋地热带
  2. 5.2 地中海一喜马拉雅地热带
  3. 5.3 大西洋中脊地热带
  4. 5.4 红海一亚丁湾一东非裂谷地热带
6 应用前景
7 主要地热显示区

地热 - 简介

地热来自于地球内部,地核散发的热量透过地函的高温岩浆传达至地壳,而这种热能就称为“地热能”(或“地热能源”),简称“地热”。可供开发利用之地热一般发生在地壳破裂处,亦即板块构造边缘;如:环太平洋地震带、大西洋中洋脊、地中海-喜马拉雅交界等。由于地壳板块推挤或扩张,造成火山活动,以致区域性地温升高,大量热能传到浅部地层,目前的技术只能在部份地质适宜的区域,针对集中在地壳浅部的热能予以开发利用,将来若能更进一步开发较深层的地热时,则热能源源不绝,故地热常被称为永不枯竭的资源。

地热 - 形成

地热

地球可以看作是平均半径约为6371km的实心球体。它的构造就像是一个半熟的鸡蛋,主要分为三层。地球的外表相当于蛋壳,这部分叫做“地壳”,它的厚度各处很不均一,由几千米到70km不等,其中大陆壳较厚,海洋壳较薄。地壳的下面是“中间层”,相当于鸡蛋白,也叫“地幔”,它主要是由熔融状态的岩浆构成,厚度约为2900km。地壳的内部相当于蛋黄的部分叫做“地核”,地核又分为外地核和内地核。

地球每一层的温度很不相同。从地表以下平均每下降100米,温度就升高3 oC,在地热异常区,温度随深度增加的更快。中国华北平原某一个钻井钻到1000米时,温度为46.8 ℃;钻到2100米时,温度升高到84.5 ℃。另一钻井,深达5000米,井底温度为180℃。根据各种资料推断,地壳底部和地幔上部的温度约为1100 ℃~1300 ℃,地核约为2000 ℃~5000 ℃。

地壳内部的温度产生的热量,一般认为是由于地球物质中所含的放射性元素衰变产生的热量。有人估计,在地球的历史中,地球内部由于放射性元素衰变而产生的热量,平均为每年5万亿亿卡(即)。1981年8月,在肯尼亚首都内罗毕如开了联合国新能源会议,据会议技术报告介绍,全球地热能的潜在资源,相当于现在全球能源消耗总量的45万倍。地下热能的总量约为煤全部燃烧所放出热量的1.7亿倍。

地热 - 地热种类

地热

地热一般根据呈现形式和温度高低来进行分类:

1、呈现形式

地热来源主要是地球内部长寿命放射性同位素热核反应产生的热能。地热在地球上有不同的呈现形式。按照其储存形式,地热资源可分为蒸汽型、热水型、地压型、干热岩型和熔岩型5大类。

2、温度高低

在离地球表面5000米深,15℃以上的岩石和液体的总含热量,据推算约为14.5×1025焦耳(J),约相当于4948万亿吨(t)标准煤的热量。地热资源按温度的高低划分为高、中、低三种类型。中国一般把高于150℃的称为高温地热,主要用于发电。低于此温度的叫中低温地热,通常直接用于采暖、工农业加温、水产养殖及医疗和洗浴等。

截止1990年底,世界地热资源开发利用于发电的总装机容量为588万千瓦,地热水的中低温直接利用约相当于1137万千瓦。

地热 - 世界著名的地热田

拉德瑞罗地热田:世界地热发电的先驱

拉德瑞罗地热田位于意大利罗马西北面约180公里处,开发面积大约100平方公里。该地热田由8个地热区组成。拉德瑞罗地热田储集层内蒸汽的最高温度为310℃。拉德瑞罗地热电厂的总装机容量为38.06万千瓦,名列世界第四。

盖瑟斯地热田:全球地热田之冠

地热田

盖瑟斯地热田是目前所知世界最大的地热田,位于美国加州旧金山北面约120公里处,面积超过140平方公、里,储集层蒸汽温度最高达280℃。1988年,该地热田电厂的总装机容量达到204.3万千瓦,真正称得上世界第一。

怀拉基地热田:新西兰的地热之星

怀拉基地热田位于新西兰北岛中部陶波湖的东北侧。它是世界上第一个成功开发的大型热水田,利用热水发电的方法和经验从这里开始。该地热田热水温度最高达到265℃。

菲律宾地热田:地热田中的后来居上者

菲律宾目前共有地热田和地热区30处,其中已发电者4处,具有开发潜力的6处,正在钻探和开发的9处,其余11处仍在进行地面研究。1995年菲律宾地热发电的总装机容量达到122.7万千瓦,21世纪以来,更是接近200万千瓦,仅次于美国,居世界第二。

冰岛地热田:大西洋中脊上的地热奇苑

冰岛已知高温地热田和地热区共21处,全部分布在新火山活动带(距今70万年以内)之内,其中勘探与开发较多的地区大部分集中在冰岛西南、首都雷克雅未克的附近,以及东北的克拉夫和诺马夫雅克;雷克雅未克附近已开发的地热田包括雷克雅未克市区范围内以及市区东北约15公里的雷克低温热水田、斯瓦勤格高温热水田,以及尼斯雅维勒和魁瓦歌帝高温热水田。前二者所产630℃~128℃的热水全部供首都地区13万居民的生活用水和房屋供暖之用,后二者所产高温热水(260℃-38O℃)除一部分准备将来供应首都地区供暖外,其余将用于发电。

羊八井地热田:中国的高温地热田

羊八井地热发电厂

羊八井地热田位于拉萨市西北当雄县境内,距拉萨市区约90 km,海拔4 300 m,是中国最大的湿蒸汽田。羊八井地热田分为浅层热储和北部深层热储。浅层热储勘探工作始于1975年,已探明热田面积14 km2,评价发电能力为32 MW。生产井井口温度110~170 ℃,井口工作压力0.294 2 MPa左右。 由于浅层热储发电热效率低,生产井和发电设备过流部件结垢、腐蚀严重,1987年后羊八井热田开发开始向寻找北区深部热储转移。当年施工了ZK352孔,井深950 m,井底温度202 ℃,未获得可利用热流体。据物、化探的地质资料也表明该区深部有可能赋存有高温热储。1988~1991年间,羊八井北区深部勘探工作由于缺乏资金而中断。但在此期间,国内外地热专家对羊八井热田北区深层热储的构造特征、地下水运移通道、是否有含水层、高温地热深井钻探工艺和方法等重大技术问题进行了理论上的研究和探讨。  羊八井地热发电厂
1992年西藏自治区人民政府在拉萨召开了西藏高温地热开发利用国际研讨会。与会国内外地热专家对羊八井北区深层热储存在的可能性勘探靶区、工艺等问题进行研讨和交流,一致认为羊八井北区深层高温热储有非常好的开发前景。会后,勘探工作重新开始,至此,羊八井地热田深部高温热储第1次展现在人们面前,为羊八井地热开发利用掀开了新的一页。

地热 - 地热资源分布

在一定地质条件下的“地热系统”和具有勘探开发价值的“地热田”都有它的发生、发展和衰亡过程,绝对不是只要往深处打钻,到处都可发现地热。作为地热资源的概念,它也和其它矿产资源一样,有数量和品位的问题。就全球来说,地热资源的分布是不平衡的。明显的地温梯度每公里深度大于30℃的地热异常区,主要分布在板块生长、开裂-大洋扩张脊和板块碰撞,衰亡-消减带部位。环球性的地热带主要有下列4个:

环太平洋地热带

它是世界最大的太平洋板块与美洲、欧亚、印度板块的碰撞边界。世界许多著名的地热田,如美国的盖瑟尔斯、长谷、罗斯福;墨西哥的塞罗、普列托;新西兰的怀腊开;中国的台湾马槽;日本的松川、大岳等均在这一带。

地中海一喜马拉雅地热带

地热带

它是欧亚板块与非洲板块和印度板块的碰撞边界。世界第一座地热发电站意大利的拉德瑞罗地热田就位于这个地热带中。中国的西藏羊八井及云南腾冲地热田也在这个地热带中。

大西洋中脊地热带

这是大西洋海洋板块开裂部位。冰岛的克拉弗拉、纳马菲亚尔和亚速尔群岛等一些地热田就位于这个地热带。

红海一亚丁湾一东非裂谷地热带

它包括吉布提、埃塞俄比亚、肯尼亚等国的地热田。

除了在板块边界部位形成地壳高热流区而出现高温地热田外,在板块内部靠近板块边界部位,在一定地质条件下也可形成相对的高热流区。其热流值大于大陆平均热流值1.46热流单位,而达到1.7~2.0热流单位。如中国东部的胶、辽半岛,华北平原及东南沿海等地。

地热 - 应用前景

地热

在世界上80多个直接利用地热的国家中,中国直接利用热地装置采热的能力已经位居全球第一。鉴于西藏自治区居全国之首的地热资源,西藏有着开发利用地热的广阔前景。

上个世纪七十年代初以来,由于能源短缺,地热能作为一种具有广阔开发前景的新能源日益受到关注。地热能除了用于发电之外,更为大量地直接用于采暖、制冷、医疗洗浴和各种形式的工农业用热,以及水产养殖等。

与地热发电相比,地热能的直接利用有三大优点:一是热能利用效率高达50%-70%,比传统地热发电5%-20的热能利用效率高出很多;二是开发时间短得多,且投资也远比地热发电少;三是地热直接利用,既可利用高温地热资源也可利用中低温地热资源,因之应用范围远比地热发电广泛。当然,地热能直接利用也受到热水分布区域的限制,因为地热蒸汽与热水难以远距离输送。

地热采暖全称为低温地板辐射采暖, 是以不高于60℃的热水为热媒,在加热管内循环流动,加热地板,通过地面以辐射和对流的传导方式向室内供热的供暖方式。早在上世纪七十年代,低温地板辐射采暖技术就在欧美、韩、日等地得到迅速发展,经过时间和使用验证,低温地板辐射采暖节省能源,技术成熟,热效率高,是科学、节能、保健的一种采暖方式。

地热 - 主要地热显示区

西藏境内主要地热显示区有羊八井地热田、谷露地热田、查布地热田、卡乌地热田、古堆地热田和朗久地热田等。
①卡乌地热田。位于萨迦县城东南约20千米处,距日喀则县城85千米,海拔4700米。地处卡乌盆地出口处,面积10万平方米。地热显示强烈,显示类型多,除水热爆炸外,还有沸泉、喷汽孔等,主要以沸泉为主。沸水喷涌高1米,水温88℃,日涌水总量1728吨,天然热流量1.5万大卡/秒,发电潜力约2.5万千瓦,硅、硼含量高。   ②古堆地热田。西藏第二大地热显示区,仅次于羊八井地热田。位于措美县古堆乡,由布雄朗古、巴布德密、撒嘎朗嘎和茶卡等沸泉区组成,海拔4500~4600米。泉区出露面积9.5平方千米,区内南北向有大断层发育,古硅华堆积物高度400米。其显示类型属高温水汽两相,沸泉水最高温度为86.5℃,日涌出量3629吨,天然热流量4.4万大卡/秒,远景动能开发潜力7万千瓦以上。
③绒马尔热泉。位于申扎县依布茶卡西绒马村,海拔4900米。有热泉、喷泉、泉华锥和泉华柱,水温72℃,日涌水量2.1万吨,天然热流量1.2万大卡/秒,富含硼。泉周围地面常见盐华,呈盐泡状。  ④拉布朗温泉。为世界上含铯量最高的沸泉。位于昂仁县南部拉布朗村,海拔4300米,水温85℃。

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